Biyoteknoloji

Biyoteknoloji: Mikroorganizma, hücre veya doku kültürlerinden veya mikrobiyal metabolitlerden, mikrobiyoloji, biyokimya ve mühendislik bilimlerinin kullanılarak değerli ürünlerin elde edildiği interdisipliner bir bilim dalıdır. Biyoteknoloji yeni bir bilim dalı değildir. Ekmek, peynir, şarap, sirke ve bira gibi insanların ihtiyaçlarının karşılanması için kullanılan geçmişin en eski dönemlerine kadar uzanan, bir teknik daldır. Yüzyıllarca küçük organizmalar meyve, süt, tahıl ve benzeri ürünlere dönüştürmektedir. Bu mikrorganizmalar sayesinde faydalı ürünler elde edileceği gibi zararlı kimyasallar ve ürünler de zararsızlaştırılmaktadır. Bir başka deyişle biyoteknoloji özel kullanıma yönelik olarak ürün ya da işlemleri dönüştürmek ya da oluşturmak için biyolojik sistem ve canlı organizmaları ile bunların türevlerini kullanan teknolojik uygulamalardır, modern biyoteknoloji ise rekobinant DNA’nın hücre ya da orgenellere doğrudan enjeksiyonu ya da farklı taksonomik arasında uygulanan hücre füzyonu gibi doğal çoğalma ve rekombinasyon engellerini ortadan kaldıran ve klasik islah ile seleksiyon yöntemlerince kullanılmayan invitro nükleik asit tekniklerinin tamamı olarak tanımlanmaktadır. Hücre ve doku biyolojisi kültürü, moleküler biyoloji, mikrobiyoloji, genetik, fizyoloji ve biyokimya gibi doğa bilimlerinin yanı sıra makina mühendisliği, elektrik-elektronik mühendisliği ve bilgisayar mühendisliği gibi mühendislik dallarından yararlanarak, DNA teknolojisiyle bitki, hayvan ve mikroorganizmaları geliştirmek, doğal olarak var olmayan veya ihtiyacımız kadar üretilemeyen yeni ve az bulunan maddeleri (ürünleri) elde etmek için kullanılan teknolojilerin tümüdür.

Biyoteknolojik yöntemlerle başka türlerden gen aktarımı yapılarak, belirli özellikleri değiştirilen bitki-hayvan ya da mikrorganizmalara “trangenik” ya da “genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) ” denir. Bu organizmalar genelde “ trangenik” ya da “gen aktarımlı ürünler” olarak bilinir. Ürün ya da canlı elde etmede uygulanan teknoloji tekniği DNA teknolojisi olarak da bilinir. En bilinen uygulama alanı gen klonlamasıdır. Biyoteknoloji geçmişten günümüze uzun süre boyunca kullanılmakta olup, çok farklı tanımlarla ifade edilmiştir. Henüz bilim dalı olmadan önce biyoteknoloji, insan yararına, insan yaşamını kolaylaştırmak için keşfedilip, kullanılıp geliştirilmiştir.

Biyoteknoloji ilk defa doğa bilimcisi olan Christian Friedrich Erxleben'nin düzenli olarak yaptığı deneylerle maya hücrelerinin şekerli oksijensiz ortamda alkol ile parçalandığını tespit edip, ispatlaması ile laboratuar ortamına girmiştir. İlk ciddi çalışmaları Louis Pasteur ile başlamıştır. Bu çalışmasının başlangıcı biracı birinin Pasteur’e biranın bazen asidik olmasının nedenlerini araştırmasını istemesi ile başlamıştır. O dönemde bu tür olaylara kimyasal olay gözüyle bakılmaktadır. Pasteur mikroskop altında maya ve bakteri hücrelerini görmüştür. Mayaların alkole, bakterilerinde aside fermente ettiği açıklanmıştır, 1876 yılında bu konuda detaylı kitap yazılmıştır. İlk defa bu olay için fermantasyon sözünü kullanmıştır.

1896 yılında da Eduard Buchner, mayalanmanın gerçekleşmesi için sadece canlı maya hücrelerinin bulunmasının yeterli olmadığını tespit etmiştir, bu bunun neticesinde Enzim “Zymase” olarak adlandırılan günümüze modern biyoteknolojinin en önemli aracı tespit edilmiştir. I. Dünya Savaşı sırasında Almanya’nın dış dünya ile iletişimi kesildiğinden, dinamit üretiminde kullanılan gleserin miktarını artırmak gerekmiştir. Savaş nedeni ile bir ayda bin ton gliserin üreten fermantasyon sanayi inşa edilmiştir.

Biyoteknoloji kavramı ilk kez 1919 yılında Ereky tarafından kullanılmıştır. 1928 yılında Sir Alexander Fleming, Penicilin’i keşfederek silah teknolojisinin yerine tıbbi biyoteknolojininde temelini atmıştır, böylelikle ilk “Antibiotica” bulunmuştur. Yaklaşık olarak günümüzde on bin ton antibiyotik üretilmektedir. Detarjan enzimleri ise bu gelişmelerden sonra üretilmiştir. Aminoasitlerden sonra çokça gıda sanayide kullanılan yararlı maddeler üretilmiştir. 1970 yılında tek hücrelilerin genetik yapılarını bilinçli olarak değiştirmeye çalışma ve araştırmalarına gidilmiştir. Yeni yeni mikrorganizma üretimine başlanmıştır. Doğada zor ayrışan maddelerin ayrışmasını sağlayacak, maddeye özgün mikrorganizma olmasına çalışılmıştır. İlk defa Amerikalı araştırmacı James Watson ve İngiliz Francis Crick 1953 yılında DNA’nın yapısını keşfetmişlerdir. 1960’lı yılların başlarında da genetik kodlar açıklanmıştır.

Biyoteknolojiyi dönemlerine göre üç bölüme ayırabiliriz;

a) Geleneksel Biyoteknoloji Dönemi: 1919-1930 yıllarını kapsamaktadır. Bu dönem biyoteknoloji Ereky’in kavramı ilk kullandığı anlamda “ biyolojik sistemlerin yardımıyla ham maddelerin yeni ürünlere dönüştürülmesi işlemleri” anlamını taşımaktaydı. Bu dönemdeki bilgi birikimi ve teknoloji ile biyolojik sistemler herhangi bir değişme tabi tutulmaksızın ekmek, peynir, yoğurt, alkol, vb. maddelerin üretiminde kullanılmıştır.

b)Ara Dönem: 1940-1973 yıllarını kapsamaktadır. Bu dönemde genomlarda köklü bir değişiklik yapılmaksızın biyolojik sistemlerin sanayide kullanım alanları genişletilmiş, sınırlı tekniklerle antibiyotik, enzim, protein vb. maddelerin üretimi geliştirilmiştir.

c)Modern Biyoteknoloji Dönemi: Gelişmiş ve modern tekniklerin biyolojik sistemlere uygulanmasına ilişkin çalışmaları kapsayan dönemdir. Geleneksel biyoteknoloji ile modern biyoteknoloji birçok açıdan farklıdır. Geleneksel biyoteknoloji doymuş, oturmuş bir teknoloji iken, modern biyoteknoloji yenilikçi (innovasyon),açık, çok hızlı büyümesine karşı potansiyeli sınırsızdır. Ancak moleküler biyoloji de yapılan temel bilim araştırmalarına ve alt yapısına bağlı bir teknolojidir.

Biyoteknoloji sayesinde yeni aşı maddelerinin üretimi (AİDS’e karşı), verimi fazla, dayanıklı bitki türlerinin üretimi sağlanmıştır. Ayrıca kozmetik maddeleri, ucuz kimyasal maddelerin üretilmesi, yan etkisi olmayan ilaç üretiminde, mikropsuz aşı üretiminde, çevre dostu ve sağlık dostu yiyecek katkı maddelerinin üretilmesinde, katı ve sıvı atıkların zararsızlaştırılmasında, arıtılmasında, tehlikeli toksit atıkların zehirsizleştirilmesi gibi birçok alanda biyoteknolojiden yararlanılır. Bugün hücre biyolojisi ve gen tekniği sayesinde biyoteknolojideki üretim ve mikroorganizmalardan yararlanmanın sınırı çok gelişmiştir. Biyoteknoloji ile toplumsal davranışın biyolojik temellerini incelemeye çalışan sosyobiyologlar, genlerin, toplumsal davranışın belirlenmesinde önemli rol oynadığına inanırlar. 

Biyoteknoloji, temel bilim buluşlarını kısa sürede yararlı ticari ürünlere dönüştürebilmesiyle bir anlamda kendi talebini de yaratabilir. Bu yönüyle de diğer teknolojilerden ayrılır. Örneğin sıcak su kaynaklarında yaşayan bakterilerin birinden elde edilen yüksek sıcaklığa dayanıklı bir enzim, günümüzde uygulama ve temel bilim çalışmalarının ayrılmaz bir parçası olan PCR'nin önemli bir girdisidir. Biyoteknoloji uygulamaları; mikrobiyoloji, biyokimya, moleküler biyoloji, hücre biyolojisi, immünoloji, protein mühendisliği, enzimoloji ve biyoproses teknolojileri gibi farklı alanları bünyesinde toplar. Bu nedenle de biyoteknoloji birçok bilimsel disiplinle karşılıklı ilişki içinde gelişir.

Bitki, hayvan veya mikroorganizmaların tamamı ya da bir parçası kullanılarak yeni bir organizma (bitki, hayvan ya da mikroorganizma) elde etmek veya var olan bir organizmanın genetik yapısında arzu edilen yönde değişiklikler meydana getirmek amacı ile kullanılan yöntemlerin tamamına Biyoteknoloji denmektedir.

Biyoteknoloji, insan, hayvan ve bitki hücrelerinin fonksiyonlarını anlamak ve değiştirmek amacıyla uygulanan çeşitli teknikleri ve işlemleri tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Canlıların iyileştirilmesi ya da endüstriyel kullanımına yönelik ürünler geliştirilmesini, modern teknolojinin doğa bilimlerine uygulanmasını kapsar.

Kaynakça

Erbaş Hayriye, Türkiye'de Biyoteknoloji ve Toplumsal Kesimler, Ankara, Ankara Biyoteknoloji Enstitüsü, 2008.